電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測(cè)定紅土鎳礦中的Cd、Co、Cu、Mg、Mn、Ni、Pb、Zn、Ca 9種元素

何飛頂 李華昌 馮先進(jìn)

(1桂林理工大學(xué),廣西桂林 541004;2北京礦冶研究總院,北京 100044)

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測(cè)定紅土鎳礦中的Cd、Co、Cu、Mg、Mn、Ni、Pb、Zn、Ca 9種元素

何飛頂1李華昌2＊馮先進(jìn)2

(1桂林理工大學(xué),廣西桂林 541004;2北京礦冶研究總院,北京 100044)

提出了使用電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定紅土鎳礦中Cd、Co、Cu、Mg、Mn、Ni、Pb、Zn、Ca的分析方法。采用鹽酸、硝酸和氫氟酸處理樣品,以鹽酸作為測(cè)定介質(zhì),在選定的儀器工作條件下直接測(cè)定。各元素的測(cè)定檢出限為0.0001～0.0033μg/mL,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD,n=6)為0.15%～1.89%。對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),回收率在91.4%～107.2%之間。經(jīng)比對(duì)試驗(yàn)證明,本法測(cè)定值與火焰原子吸收光譜法測(cè)定值一致。

紅土鎳礦;ICP-AES;多元素;同時(shí)測(cè)定

1 前言

鎳元素作為一種不銹鋼的主要合金元素主要來(lái)源于硫化鎳礦和氧化鎳礦[1]。在紅土礦市場(chǎng)交易過(guò)程中,礦石元素含量的確定顯得十分重要。對(duì)于礦石中的鎘、鈷、銅、鎂、錳、鎳、鉛、鋅、鈣等元素的測(cè)定,常見(jiàn)的分析方法有滴定分析法[2-3]、原子吸收光譜法[4-7]、分光光度法[8-9]、X-射線熒光光譜法[10]等,上述分析方法除X-射線熒光光譜法外,多以單元素測(cè)定為主,不能進(jìn)行多元素的同時(shí)測(cè)定,且樣品的前處理過(guò)程比較繁瑣;X-射線熒光光譜法雖然也能夠?qū)Χ嘣剡M(jìn)行分析,但它是一種相對(duì)的分析方法,其測(cè)定結(jié)果在很大程度上依賴于校準(zhǔn)樣品的制備。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法具有干擾少、線性范圍寬、工作效率高等優(yōu)點(diǎn),在礦石中的多元素檢測(cè)中有較為廣泛的應(yīng)用[11-13]。本文采用ICP-A ES法測(cè)定了紅土鎳礦中的9種元素,其準(zhǔn)確度和精密度都滿足要求。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器的工作條件

儀器采用IRIS Intrepid型全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó)熱電公司)。最佳儀器條件見(jiàn)表1。

表1 最佳儀器條件Table 1 The optimal instrument condition

2.2 試劑和標(biāo)準(zhǔn)溶液

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液:各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液均采用光譜純的氧化物或金屬經(jīng)酸溶解,配制成濃度為1.00 mg/mL的鹽酸(1+9)標(biāo)準(zhǔn)溶液。使用時(shí),以鹽酸(1+19)稀釋,配制成所需濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液;

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:將標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用鹽酸(1+19)逐級(jí)稀釋,各元素按表2的濃度梯度進(jìn)行配制;

鹽酸、硝酸和氫氟酸均為優(yōu)級(jí)純;

試驗(yàn)用水為二次蒸餾水;

樣品由鲅魚(yú)圈出入境檢驗(yàn)檢疫局提供。

表2 標(biāo)準(zhǔn)溶液系列含量Table 2 The elemental concentrations for the series of standard Solutions μg·mL-1

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取0.1 g樣品(精確至0.0001 g)置于200mL聚四氟乙烯燒杯中,加入3mL氫氟酸、15mL硝酸和5mL鹽酸,在電熱板上加熱至近干,然后加入5 mL鹽酸和適量的蒸餾水溶解鹽類。取下冷卻并移入100 mL容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度并混勻。分取5 mL上述溶液至50 mL容量瓶中,以鹽酸(1+19)定容,待測(cè)。在儀器最佳測(cè)量條件下,將溶液引入儀器測(cè)量,以預(yù)設(shè)積分時(shí)間測(cè)定6次,取平均值,由工作曲線計(jì)算試樣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 分析譜線的選擇

首先選取靈敏度較高的譜線,用混合標(biāo)準(zhǔn)溶液在各分析線波長(zhǎng)處依次掃描并做對(duì)照,觀察有無(wú)干擾峰,并記錄譜線信號(hào)和背景強(qiáng)度,比較同一元素幾條可選分析線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從中選定無(wú)干擾和信背比高的譜線作為分析線。通過(guò)試驗(yàn),本文選擇的元素分析線見(jiàn)表3。

表3 元素的分析譜線Table 3 Analytical spectral lines of the elemen ts

3.2 干擾實(shí)驗(yàn)

在紅土鎳礦中鐵和鎂的含量波動(dòng)范圍很大。我們分別做了10、20、30、40、50μg/mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液和20、15、10、5、2μg/mL鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)1μg/mL待測(cè)元素的干擾情況,又試驗(yàn)了鐵、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液依次混合對(duì)1μg/mL待測(cè)元素的干擾情況,結(jié)果表明在該含量范圍內(nèi)鐵、鎂對(duì)待測(cè)元素基本無(wú)干擾。樣品中其它待測(cè)元素的含量均相對(duì)較低,待測(cè)元素之間的干擾較小,可以忽略。分別測(cè)定各待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溶液(5μg/mL)及混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的譜線強(qiáng)度變化,試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)t檢驗(yàn),說(shuō)明各待測(cè)元素間基本無(wú)干擾。

3.3 酸度的影響

本文以鹽酸作為介質(zhì)進(jìn)行測(cè)定,試驗(yàn)了體積分?jǐn)?shù)分別為2%、5%、10%、15%、20%等鹽酸濃度對(duì)10μg/mL的Mg和5μg/mL的Ni、Mn、Ca、Pb、Co、Cu、Zn、Cd等待測(cè)元素的影響(見(jiàn)圖1),試驗(yàn)表明鹽酸對(duì)各待測(cè)元素基本無(wú)影響。本文選擇以5%的鹽酸濃度作為上機(jī)待測(cè)溶液的介質(zhì)。

圖1 鹽酸介質(zhì)對(duì)待測(cè)元素的影響Figure 1.Effects of hydrochloric acid media on the determ ined elements.

3.4 方法的檢出限

通過(guò)譜線掃描選擇分析線,繪制校準(zhǔn)曲線后,對(duì)樣品空白溶液連續(xù)測(cè)定11次,取3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的濃度為各元素的檢出限,本方法測(cè)得的曲線方程和檢出限見(jiàn)表4。

表4 方法的曲線方程和檢出限Table 4 Curve equationsand detection lim its of themethod

3.5 加標(biāo)回收率

按照實(shí)驗(yàn)方法在樣品中加入適量分析元素,在確定的儀器工作條件下,進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表5。其回收率在91.4%～107.2%之間。

表5 回收率試驗(yàn)結(jié)果Table 5 The analytical results of recovery tests

3.6 精密度和比對(duì)實(shí)驗(yàn)

對(duì)樣品進(jìn)行精密度試驗(yàn),每個(gè)樣品連續(xù)測(cè)定6次,并與火焰原子吸收光譜法進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 精密度和對(duì)照試驗(yàn)Table 6 Precisions of themethod in the com parison test

4 結(jié)論

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn),表明采用鹽酸、硝酸和氫氟酸溶解樣品后,利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICPA ES)法測(cè)定紅土鎳礦中的Cd、Co、Cu、Mg、Mn、Ni、Pb、Zn、Ca,不僅具有較高的靈敏度和較低的檢出限,而且方法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確,能夠滿足紅土鎳礦的日常分析要求。

[1]程明明.中國(guó)鎳鐵的發(fā)展現(xiàn)狀、市場(chǎng)分析與展望[J].礦業(yè)快報(bào),2008(472):1-3.

[2]韓平學(xué).EDTA直接滴定測(cè)定鎳[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2006,29(B08):42-43.

[3]全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).YS/T 341.3-2006鎳精礦化學(xué)分析方法氧化鎂量的測(cè)定EDTA滴定法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[4]鄒智.原子吸收分光光度法測(cè)定礦石中的鎳[J].湖南有色金屬,2009,25(4):66-67.

[5]劉獻(xiàn)新,姜炳南.利用鎳的次靈敏線火焰原子吸收法測(cè)定鎳礦石中高含量的鎳[J].有色礦冶,2002,18(2):55-57.

[6]陳中義.低壓溶樣-原子吸收法連續(xù)測(cè)定巖石礦物中的銅鉛鈷鎳鋅[J].冶金分析與測(cè)試:冶金分冊(cè),1984,(2):38.

[7]龍萍,梁駿.濕法磷酸中鉀、鈉、鈣、鎂的原子吸收光譜法測(cè)定[J].化學(xué)研究與應(yīng)用,2006,18(7):837-839.

[8]符斌,主編,李華昌,副主編.有色冶金分析手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

[9]符斌,李華昌,主編.有色金屬產(chǎn)品檢驗(yàn)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[10]張建波,林力,王謙,等.X-射線熒光光譜法同時(shí)測(cè)定鎳紅土礦中主次成分[J].冶金分析,2008,28(1):15-19.

[11]陳宗宏,孫明墨,楚民生,等.微波消解等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鐵礦石中14種元素的研究[J].廣東微量元素科學(xué),2010,17(5):18-24.

[12]趙亞男,韓瑜,吳江峰.ICP—AES分析技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化學(xué)世界,2006(7):401-406,413.

[13]蔣蘇瓊,張忠亭,鄧飛躍.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)測(cè)定鋁-鈦-硼合金中10種元素[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué),2011,1(1):65-68.

Simultaneous Determ ination of Cd,Co,Cu,Mg, Mn,Ni,Pb,Zn and Ca in Laterite Nickel Ore by Inductively Coupled Plasma Atom ic Em ission Spectrometry(ICP-AES)

HE Feiding1,LIHuachang2＊,FENG Xianjin2

(1.Guilin University of Technology,Guilin541004,China;2.Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy,Beijing100044,China)

A new analytical method w as p roposed to sim ultaneously determine Cd,Co,Cu,Mg,Mn,Ni, Pb,Zn and Ca in laterite nickel ore by inductively coup led p lasma atomic emission spectrometry(ICPAES).The samp les were first treated by hydrochloric acid,nitric acid and hydrofluoric acid and then determined by ICP-AES under op timal instrument conditions with hydrochloric acid as the testing medium. The detection lim its for each element w ere 0.0001%～0.0033μg/mLand the relative standard deviations (RSD,n=6)were 0.15%～1.89%.The recoveries for testing the spiked samp les were between 91.4%～107.2%.The comparison test showed that the values determined by ICP-A ESw ere consistent with those by flame atomic absorp tion spectrometry.

laterite nickel o re;ICP-A ES;m ulti-elements;sim ultaneous determination

李華昌,男,博士,教授級(jí)高工,主要從事冶金分析、高效分離富集、標(biāo)準(zhǔn)化等研究。E-mail:li_hc@bgrimm.com

O657.31

A

2095-1035(2011)02-0039-03

10.3969/j.issn.2095-1035.2011.02.0006

2010-12-27

2011-03-17

何飛頂,男,在讀研究生。